礦用無線透地通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用報告

KT362礦用無線透地通信系統(tǒng)技術(shù)研究報告黑體小初黑體小初山西浩宇龍晟電子科技有限公司（黑體小二）（黑體小二）二〇一五年三月（宋體三號加粗）（宋體三號加粗）鑒定資料之二：技術(shù)研究報告目錄此為封面樣板，內(nèi)容格式可依照自身項目狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，大體格式規(guī)定如下：此為封面樣板，內(nèi)容格式可依照自身項目狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，大體格式規(guī)定如下：第一章項目研究必要性和重要性1.1項目實行必要性和重要性1.2國內(nèi)外有關(guān)研究進(jìn)展和獲得成果第二章技術(shù)方案和技術(shù)路線第三章所解決核心技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)第四章國內(nèi)外同類研究對比分析第五章推廣價值及應(yīng)用狀況第六章社會、經(jīng)濟(jì)效益分析第七章存在問題及下一步籌劃項目研究必要性和重要性1.1項目實行必要性和重要性當(dāng)前，國際市場上研發(fā)雙向透地通信公司屈指可數(shù)。重要因素在于國際礦山安全市場對透地通信需求欠缺，只有一種例外，那就是中華人民共和國。國際礦山大國如澳大利亞、美國、智利、南非等都以防止為主，基本能通過先進(jìn)安全操作規(guī)定規(guī)程規(guī)定規(guī)范管理，達(dá)到提前防止礦難發(fā)生。而中華人民共和國礦山面臨最大問題就是管理不健全，不完整，以產(chǎn)量為重要目，從而導(dǎo)致諸多可以避免礦難還是導(dǎo)致了傷亡。礦難發(fā)生之后，政府以及礦山卻很樂意不計成本開展救援工作，礦難發(fā)生之后，井下斷電，導(dǎo)致人員定位和原有有線通信系統(tǒng)喪失工作條件。導(dǎo)致救援困難，無法及時施救。隨著安全意識提高，中華人民共和國于底開始引入救生船概念（由中稅牽頭），用于提高井下安全環(huán)境。但救生船只能解決逃生問題，還是無法解決逃生問題。這就迫切需要一種能進(jìn)行透地通信設(shè)備，用于在礦難發(fā)生之后聯(lián)系井下被困人員?，F(xiàn)今國內(nèi)礦井災(zāi)變后救援通信還停留在鋪設(shè)有線通信線路，在可視范疇內(nèi)布置無線通信裝置等階段。但實際救援時，現(xiàn)場惡劣狀況和有限救援“黃金72小時”使得上述兩種方式不合時宜、徒勞無功。而通過預(yù)先布置地面和井下透地通信系統(tǒng)，可在第一時間與被困人員獲得聯(lián)系，傳遞生命信號，打通生命通道。1.2國內(nèi)外有關(guān)研究進(jìn)展和獲得成果當(dāng)前煤礦井下通信系統(tǒng)重要由有線調(diào)度電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)（Wi-Fi、3G、4G等）、廣播系統(tǒng)等構(gòu)成，其中：無線通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)基站之間均為有線通信，只是終端設(shè)備與基站為無線通信。一旦發(fā)生突發(fā)事件時，井下基站之間傳播光纜有也許被砸斷，導(dǎo)致通信系統(tǒng)被破壞，導(dǎo)致人員、財產(chǎn)救護(hù)工作受阻。無線透地通信系統(tǒng)提供了革命性技術(shù)手段，獨(dú)有、實時、雙向語音和數(shù)據(jù)通信技術(shù)，滿足了礦山井下與地面通信需求，為救生艙/避難硐室與地面通信、礦山救援、遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制等煤礦井下應(yīng)用提供了專用透地、穿巖通信鏈路。當(dāng)前，該技術(shù)屬于國際領(lǐng)先、國內(nèi)首創(chuàng)。技術(shù)方案和技術(shù)路線KT362礦用無線透地通信系統(tǒng)是運(yùn)用自身發(fā)射甚低頻信號穿透巖（煤）層到達(dá)地下，即靠無線電磁波穿透大地巖（煤）層，通過磁導(dǎo)鏈接無線通信方式，實現(xiàn)雙向語音和文本數(shù)據(jù)通信。可以構(gòu)成點(diǎn)對點(diǎn)雙向通信鏈路，從而實現(xiàn)垂直方向或水平方向等不同角度透地通信。2.1系統(tǒng)構(gòu)造該系統(tǒng)重要由：地面終端設(shè)備AGU、井下終端設(shè)備BGU、發(fā)射天線、接受天線、耳機(jī)、鍵盤等構(gòu)成（見下圖）。KT362系統(tǒng)連接示意圖如上圖所示，本系統(tǒng)涉及井下設(shè)備與地面設(shè)備兩某些，井下重要設(shè)備涉及礦用隔爆兼本安型無線透地通信主機(jī)、礦用本安型計算機(jī)鍵盤；井上設(shè)備涉及無線透地通信地面主機(jī)等。2.2產(chǎn)品特點(diǎn)本系統(tǒng)具備安裝以便、自動連接、通信穩(wěn)定、雙向語音通信清晰、穿透巖層距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)?！翊┩笌r石等固體物質(zhì)實時雙向語音、數(shù)據(jù)非視距無線通信●與既有UHF/VHF對講、采集傳感控制設(shè)備、頭戴耳機(jī)話筒器等能配合使用●雙向語音傳播距離300-450m、文本數(shù)據(jù)傳播距離300-650m●雙向傳播速率可達(dá)1kb/s，支持SPR語音編碼（速率800bps+）●各種可選數(shù)據(jù)接口，涉及RS485、RS232、USB、以太網(wǎng)等●采用甚低頻2KHz～6KHz●內(nèi)置Linux平臺和API接口，文本或文本到語音人機(jī)對話功能●防護(hù)級別：IP67，合用于惡劣環(huán)境●隔爆兼本安型地下某些構(gòu)成框圖地上某些構(gòu)成框圖2.3產(chǎn)品簡介無線透地通信主機(jī)●工作電壓：12.5VDC●接口形式：RS485、USB、語音麥克接口●無線傳播工作頻率：2～6KHz●內(nèi)部電池供電，工作時間：≥12小時礦用本安型耳機(jī)、麥克風(fēng)●具備PTT功能●工作時峰峰值電壓：≤5.2VACKT362-Z礦用隔爆兼本安型無線透地通信主機(jī)●防爆類型：礦用隔爆兼本質(zhì)安全型Exd[ib]IMb●工作電壓：127VAC●接口形式：RS485、USB、語音麥克接口●無線傳播工作頻率：2～6KHz●內(nèi)部電池供電，工作時間：≥8小時礦用本安型計算機(jī)鍵盤礦用本安型礦用本安型計算機(jī)鍵盤礦用本安型計算機(jī)鍵盤礦用本安型計算機(jī)鍵盤●額定電壓：DC5V●工作電流：≤200mA●傳播方式：USB●通信通道：1路●最大傳播距離：2.4工作組織與管理公司成立了課題組，人數(shù)20人，歷時3年對透地通信項目設(shè)備與系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了一系列前期實驗，實驗如下。a)測試地點(diǎn)：金廠峪金礦測試內(nèi)容：雙向語音通信、雙向文本通信等技術(shù)測試。測試成果：設(shè)備穿透280m巖層實現(xiàn)雙向語音、文本通信。b)測試地點(diǎn)：榆林煤礦測試內(nèi)容：雙向語音通信、雙向文本通信等技術(shù)測試。測試成果：設(shè)備穿透300m巖層實現(xiàn)雙向語音、文本通信。c)測試地點(diǎn)：河北外石路測試內(nèi)容：進(jìn)行設(shè)備接受敏捷度與接受極限測試。測試成果：設(shè)備在700米遠(yuǎn)距離成功同步實現(xiàn)雙向語音、文本通信。d)測試地點(diǎn)：重慶禮嘉地鐵站，地鐵內(nèi)部為鋼構(gòu)造隧道，縱深度為48米測試內(nèi)容：進(jìn)行設(shè)備接受敏捷度與接受極限測試。測試成果：語音通訊清晰流暢，文本消息沒有亂碼漏字。所解決核心技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)解決了甚低頻2kHz～6kHz透地傳播技術(shù)，在國內(nèi)礦井航道復(fù)雜狀況下實現(xiàn)產(chǎn)品化并通過煤安認(rèn)證。國內(nèi)外同類研究對比分析國外透地通信技術(shù)還不成熟，特別國外不理解國內(nèi)礦井狀況，很難解決國內(nèi)礦井透地通信問題。推廣價值及應(yīng)用狀況a)隧道塌方救援現(xiàn)場，電力、通信線路完全癱瘓，實現(xiàn)地面與地下垂直雙向聯(lián)系或者橫向雙向通信。b)地鐵、隧道施工時地下施工工作面與其她有關(guān)人員或者指揮中心雙向通信。c)消防救護(hù)，重要應(yīng)用于突發(fā)性劫難事故現(xiàn)場，在沒有有效通信設(shè)施狀況下，使用此便攜式無線穿巖通信設(shè)備建立及時有效通信通道，使受困人員進(jìn)行雙向通信，為救援救護(hù)爭取時間。以上狀況實驗中均已實現(xiàn)。社會、經(jīng)濟(jì)效益分析應(yīng)急狀況下透地通信彌補(bǔ)了其她通